CN216477482U - 活塞式膨胀机和空调器 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种活塞式膨胀机和空调器，涉及空调技术领域。本申请实施例提供的活塞式膨胀机包括膨胀管、活塞组件以及曲柄连杆机构。通过在对活塞组件进行改进，实现了一种新的吸气、排气方式。该活塞式膨胀机结构合理、紧凑，实现了高压气体向低压气体的转变，能够应用在空调器中，满足低负荷情况下运行。并且该活塞式膨胀机的活塞部往复运动的机械能可通过曲柄连杆机构向外输出为转矩，使得气体膨胀做功能够被有效地利用起来。本申请实施例提供的空调器包括上述的活塞式膨胀机。

Description

活塞式膨胀机和空调器

技术领域

本申请涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种活塞式膨胀机和空调器。

背景技术

目前在空调或制冷系统中使用的膨胀机多为转子式和涡旋式膨胀机，其结构是在转子及涡旋压缩机上改进而来，其回收能量的方式主要有两种，一是将膨胀机主轴与压缩机主轴相连即膨胀-压缩一体机，冷媒在膨胀机中膨胀，驱动膨胀机主轴，膨胀机主轴与压缩机主轴相连，将功直接输出到压缩机轴上，为压缩机提供动力；二是将膨胀机的主轴与发电机轴相连，带动发电机发电，将发电机发出的交流电整流成直流电，再逆变为交流电供压缩机使用。但现有的膨胀机在结构上不够合理，导致在空调系统低负荷运行时，压缩机吸排气压差小，不足以驱动膨胀机运转。

实用新型内容

本申请解决的问题是现有的膨胀机在空调系统低负荷状态下难以运行的问题。

为解决上述问题，第一方面，本申请提供一种活塞式膨胀机，包括膨胀管、活塞组件以及曲柄连杆机构；膨胀管的一端设置有第一封堵部，活塞组件包括活塞部、导管、传动杆、第一阀芯和第二阀芯，活塞部设置于膨胀管内并将膨胀管的内腔分隔为膨胀腔和排气腔，排气腔与膨胀管的外部连通，膨胀腔位于第一封堵部与活塞部之间，导管、活塞部以及传动杆依次轴向连接，导管贯穿第一封堵部从而穿出膨胀腔，传动杆与曲柄连杆机构传动连接；

活塞部设置有第一气道、第二气道、进气口、第一排气口和第二排气口，第一气道的一端连通导管，另一端通过进气口连通膨胀腔，第二气道的两端分别通过第一排气口、第二排气口连通膨胀腔和排气腔，第一阀芯可活动地插设于活塞部，第一阀芯具有阻断第一气道的第一位置和打开第一气道的第二位置，在活塞部移动以扩大膨胀腔的过程中，第一阀芯能够被膨胀管内壁挤压而从第二位置移动至第一位置；第二阀芯设置于第二气道内并可沿第二气道移动，第二阀芯上开设有流道，第二气道中的气流可通过流道穿过第二阀芯，第二阀芯具有封堵第二排气口的第三位置和打开第二排气口的第四位置，第二阀芯能够在膨胀腔的气压作用下移动至第三位置，第二气道内还设置有弹性件，第二阀芯在弹性件作用下具有向第四位置移动的趋势。

本申请实施例提供了一种新型的活塞式膨胀机，通过对活塞组件的改进，能够在使用时按以下流程运行：在膨胀腔开始扩张时，气体从导管进入，经由第一气道进入至膨胀腔，膨胀腔气压增加使得活塞部移动、膨胀腔扩大；此时第二阀芯由于膨胀腔的压力作用克服弹性件的力而保持在第三位置，封堵第二排气口，令膨胀腔的气体无法通过第二气道流向排气腔；当膨胀腔扩张到一定程度，第一阀芯会从第二位置移动到第一位置，从而阻断第一气道，导管的气体无法继续进入膨胀腔；活塞部会在气压、惯性(或曲柄连杆机构的惯性)等作用下继续扩大膨胀腔，直到活塞部运动到第一极限位置(此时膨胀腔最大)。当活塞部到达第一极限位置时，膨胀腔的气压降到足够低，弹性件会克服气压，将第一阀芯推动到第二位置，从而打开第二排气口。而之后曲柄连杆机构的曲柄则会继续转动，活塞部从第一极限位置返回，膨胀腔逐渐减小，在该过程中由于第二阀芯在弹性件的作用下始终处于第二位置，因此第二气道始终连通膨胀腔和排气腔，膨胀腔的气体排向排气腔，直至活塞部运动到第二极限位置(此时膨胀腔最小)。接下来膨胀腔再通过导管吸入气体，如此往复运行。该活塞式膨胀机结构合理、紧凑，实现了高压气体向低压气体的转变，能够应用在空调器中，满足低负荷情况下运行。并且该活塞式膨胀机的活塞部往复运动的机械能可通过曲柄连杆机构向外输出为转矩，使得气体膨胀做功能够被有效地利用起来。

在可选的实施方式中，活塞部上开设有插孔，插孔从活塞部的外周侧径向地延伸至第一气道，第一阀芯径活动地插设于插孔中，第一阀芯具有外端和内端，第一阀芯在处于第一位置时，其内端可阻断第一气道，第一阀芯在处于第二位置时，其外端可伸出活塞部；

第一阀芯的外端和膨胀管的内周侧中的至少一者设置有斜面，斜面的法向量倾斜于活塞部的运动方向，在活塞部做扩大膨胀腔的运动时，第一阀芯能够在斜面的导向作用下从第二位置移动至第一位置。

本实施例中，将第一阀芯设置为径向插入活塞部，其外端能够与膨胀管的内周侧抵接。第一阀芯的外端和膨胀管的内周侧中的至少一者设置有斜面，使得活塞部运动时，斜面能够起到导向作用，在不阻碍活塞部直线运动的前提下，将第一阀芯挤向活塞部内，令第一阀芯的内端阻断第一气道，从而避免膨胀腔继续进气。

在可选的实施方式中，第一阀芯的外端设置有第一斜面，膨胀管的内周侧设置有第二斜面，在活塞部做扩大膨胀腔的运动时，第一斜面与第二斜面能够贴合并相对滑移，以使第一阀芯从第二位置移动至第一位置。在本实施例中，通过在第一阀芯和膨胀管上分别设置第一斜面和第二斜面，使得第一阀芯在活塞部扩大膨胀腔的过程中，能够更顺畅地被推至第一位置，从而阻断第一气道。

在可选的实施方式中，活塞部朝向膨胀腔的一端还设置有避让孔，避让孔延伸至插孔，第一封堵部上凸设有配合部，配合部的端部设置有第三斜面，第一阀芯上设置有第四斜面，在活塞部运动至膨胀腔体积最小时，配合部通过避让孔伸入至插孔并且第三斜面与第四斜面贴合，其中，在配合部插入插孔的过程中，第三斜面能够相对于第四斜面滑移并迫使第一阀芯向第二位置运动。在本实施例中，当第一阀芯运动到第一位置之后，需要在活塞部运动到第二极限位置时(此时膨胀腔最小)恢复到第二位置，以保证导管能向膨胀腔供气，而配合部上的第三斜面能够使第一阀芯向第二位置运动，起到复位的效果。

在可选的实施方式中，第二阀芯的外周面贴合第二气道的内壁，第二阀芯的流道为贯穿第二阀芯的通孔。

在可选的实施方式中，第二阀芯靠近第一排气口的一端的端面上设置有至少一个排气槽，排气槽沿第二阀芯的径向延伸，排气槽的一端连通流道，另一端延伸至第二阀芯的外周面。本实施例中，通过在第二阀芯上设置径向延伸的排气槽，使得即便第二阀芯在第四位置处时端面抵接膨胀管的内壁，也不会导致流道的开口被遮挡而使得第一气道中的气体流通不畅。第一排气口进入的气流可以通过排气槽进入到流道，然后穿过流道流向第二排气口。

在可选的实施方式中，弹性件为弹簧，第二阀芯靠近第一排气口的一端的端面上设置有凸起，弹簧套设于凸起，弹簧用于向第二阀芯提供推力。

在可选的实施方式中，活塞式膨胀机包括进气管，进气管轴向地连接于膨胀管，进气管形成进气腔，导管远离活塞部的一端插入至进气腔。

在可选的实施方式中，膨胀管远离第一封堵部的一端设置有第二封堵部，第二封堵部与活塞部之间形成排气腔，活塞式膨胀机还包括出气管，出气管轴向连接于膨胀管远离第一封堵部的一端，出气管内形成容纳腔，曲柄连杆机构设置于容纳腔内，曲柄连杆机构的输出轴从容纳腔的侧壁穿出，活塞组件的传动杆穿过第二封堵部并与曲柄连杆机构传动连接。在本实施例中，曲柄连杆机构设置在容纳腔中，便于固定。

在可选的实施方式中，出气管内还设置有出气腔，出气腔与容纳腔通过第三封堵部分隔开，容纳腔内还设置有输气管，输气管的一端连接于第二封堵部并与排气腔连通，输气管的另一端连接于第三封堵部并与出气腔连通。在本实施例中出气管的出气腔通过输气管接收排气腔的气体，避免这些气体影响曲柄连杆机构运行。这些气体可以被出气管继续向下游输送。

在可选的实施方式中，曲柄连杆机构包括连杆、输出轴以及连接于输出轴的曲柄，连杆的一端转动连接于传动杆，另一端转动连接于曲柄，输出轴上还设置有惯性轮。惯性轮的数量可以是一个或多个，惯性轮的轴线与输出轴轴线重合。在本实施例中，通过设置惯性轮，使得曲柄连杆机构的曲柄能够在惯性作用下越过极限位置(相对于膨胀管的近点或者远点)，从而顺畅地做圆周运动。

第二方面，本申请提供一种空调器，包括前述实施方式中任一项的活塞式膨胀机。

在可选的实施方式中，空调器包括外风机，曲柄连杆机构的输出轴与外风机的转轴传动连接。在本实施例中，通过在空调器中设置活塞式膨胀机，使得冷媒的膨胀能够为外风机提供动力，从而提高了能效。

在可选的实施方式中，空调器包括发电机，曲柄连杆机构的输出轴与发电机传动连接，发电机用于向空调器的用电部件供电。在本实施例中，通过在空调器中设置活塞式膨胀机和发电机，使得冷媒的膨胀能够用于发电，供其他用电部件使用，从而提高了能效。

附图说明

图1为本申请一种实施例中活塞式膨胀机的爆炸视图；

图2为本申请一种实施例中活塞式膨胀机在第一状态下的剖视图；

图3为本申请一种实施例中活塞部、导杆和传动杆在第一视角下的示意图；

图4为本申请一种实施例中活塞部、导杆和传动杆在第二视角下的示意图；

图5为本申请一种实施例中活塞部、导杆和传动杆的剖视图；

图6为本申请一种实施例中第一阀芯的示意图；

图7为本申请一种实施例中膨胀管的示意图；

图8为本申请一种实施例中进气管的示意图；

图9为本申请一种实施例中第二阀芯在第一视角下的示意图；

图10为本申请一种实施例中第二阀芯在第二视角下的示意图；

图11为本申请一种实施例中曲柄连杆机构(省略连杆)的示意图；

图12为本申请一种实施例中活塞式膨胀机在第二状态下的剖视图；

图13为本申请一种实施例中活塞式膨胀机在第三状态下的剖视图；

图14为本申请一种实施例中活塞式膨胀机在第四状态下的剖视图。

附图标记说明：010-活塞式膨胀机；100-膨胀管；101-膨胀腔；102-排气腔；103-第二斜面；110-第二封堵部；200-进气管；201-进气腔；210-第一封堵部；220-配合部；221-第三斜面；300-出气管；301-容纳腔；302-出气腔；303-轴孔；310-第三封堵部；320-输气管；400-活塞组件；410-活塞部；411-第一气道；412-第二气道；413-进气口；414-第一排气口；415-第二排气口；416-避让孔；417-插孔；420-导管；430-传动杆；440-第一阀芯；441-第一斜面；442-第四斜面；450-第二阀芯；451-流道；452-排气槽；453-凸起；460-弹性件；500-曲柄连杆机构；510-输出轴；520-曲柄；530-连杆；540-惯性轮。

具体实施方式

在蒸汽压缩式制冷系统中，节流元件是调节系统流量与维持系统压差的重要元件，目前制冷设备(包括空调器)中节流元件多为节流阀(膨胀阀)或毛细管，其工作原理为：利用局部阻力损失使节流元件前后冷媒压力迅速降低。节流损失不可逆，理论上用可逆绝热膨胀过程代替不可逆等焓节流过程可减少系统熵增，膨胀机可在理论上实现制冷剂的绝热膨胀，实现能量回收并加以利用。现有的膨胀机按结构形式可分为：转子式(单转子或双转子)、涡旋式、滑片式、活塞式。按工作原理可分为：速度型(佩尔顿式膨胀机)、容积型。按能量回收方式分为：膨胀-压缩一体机、膨胀-发电机。目前在空调或制冷系统中使用的膨胀机多为转子式和涡旋式膨胀机，其结构是在转子及涡旋压缩机上改进而来，其回收能量的方式主要有两种，一是将膨胀机主轴与压缩机主轴相连即膨胀-压缩一体机，冷媒在膨胀机中膨胀，驱动膨胀机主轴，膨胀机主轴与压缩机主轴相连，将功直接输出到压缩机轴上，为压缩机提供动力；二是将膨胀机的主轴与发电机轴相连，带动发电机发电，将发电机发出的交流电整流成直流电，再逆变为交流电供压缩机使用。但以上现有结构及做法有以下缺点：

1.以改进的转子及涡旋压缩机作为膨胀机结构，体积大、成本高，空调在低负荷运行时，压缩机吸排气压差小，不足以驱动膨胀机运转。

2.转子及涡旋膨胀机运动方向与冷媒膨胀方向不一致，会造成摩擦损失。

3.膨胀机转速一般较低，当压缩机高频运行时，膨胀-压缩一体机会因为膨胀机与压缩机转速不同步造成压缩机做负功(压缩机带动膨胀机转动)，甚至会引起抖动。

4.现有的膨胀机输出功率在50W左右，膨胀机-发电机将发电机的电能供给压缩机起到的作用微乎其微，且成本高。

5.活塞式膨胀机为往复运动，输出功难以利用。

6.膨胀机的进气(结构)方式多为电子控制，成本高。

为了改善上述现有技术中的至少一个不足之处，本申请实施例提供一种活塞式膨胀机010以及设置有该活塞式膨胀机010的空调器。通过改进，实现了一种更为合理的进气、排气方式，能够在空调器处于低负荷的情况下运转。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施例做详细的说明。

图1为本申请一种实施例中活塞式膨胀机010的爆炸视图；图2为本申请一种实施例中活塞式膨胀机010在第一状态下的剖视图。如图1和图2所示，本申请实施例提供的活塞式膨胀机010包括依次轴向连接的进气管200、膨胀管100和出气管300，还包括活塞组件400和曲柄连杆机构500。在本实施例中，进气管200、膨胀管100和出气管300可以通过螺钉可拆卸地连接。

在本实施例中，进气管200形成进气腔201，膨胀管100形成膨胀腔101和排气腔102，出气管300形成容纳腔301和出气腔302。本实施例中，排气腔102与膨胀管100的外部连通(具体与出气腔302连通)。进气腔201、膨胀腔101、排气腔102、容纳腔301和出气腔302依次排列。进气腔201与膨胀腔101通过第一封堵部210分隔，膨胀腔101与排气腔102通过活塞组件400的活塞部410分隔，排气腔102与容纳腔301通过第二封堵部110分隔，容纳腔301与出气腔302通过第三封堵部310分隔。

图3为本申请一种实施例中活塞部410、导杆和传动杆430在第一视角下的示意图；图4为本申请一种实施例中活塞部410、导杆和传动杆430在第二视角下的示意图；图5为本申请一种实施例中活塞部410、导杆和传动杆430的剖视图。请结合图1至图5，在本实施例中，活塞组件400包括活塞部410、导管420、传动杆430以及设置于活塞部410的第一阀芯440、第二阀芯450和弹性件460。

在本实施例中，导管420、活塞部410以及传动杆430依次轴向连接，膨胀腔101位于第一封堵部210与活塞部410之间，导管420贯穿第一封堵部210从而穿出膨胀腔101，插入至进气腔201中；传动杆430与曲柄连杆机构500传动连接。

活塞部410设置有第一气道411、第二气道412、进气口413、第一排气口414和第二排气口415，第一气道411的一端连通导管420，另一端通过进气口413连通膨胀腔101，第二气道412的两端分别通过第一排气口414、第二排气口415连通膨胀腔101和排气腔102，第一阀芯440可活动地插设于活塞部410，第一阀芯440具有阻断第一气道411的第一位置(见图12至图14中第一阀芯440的位置)和打开第一气道411的第二位置(即图1中第一阀芯440的位置)，在活塞部410移动以扩大膨胀腔101的过程中，第一阀芯440能够被膨胀管100内壁挤压而从第二位置移动至第一位置；第二阀芯450设置于第二气道412内并可沿第二气道412移动，第二阀芯450上开设有流道451，第二气道412中的气流可通过流道451穿过第二阀芯450，第二阀芯450具有封堵第二排气口415的第三位置和打开第二排气口415的第四位置，第二阀芯450能够在膨胀腔101的气压作用下移动至第三位置，第二气道412内还设置有弹性件460，第二阀芯450在弹性件460作用下具有向第四位置移动的趋势。

在本实施例中，活塞部410上开设有插孔417，插孔417从活塞部410的外周侧径向地延伸至第一气道411，第一阀芯440径活动地插设于插孔417中，第一阀芯440具有外端和内端，第一阀芯440在处于第一位置时，其内端可阻断第一气道411，第一阀芯440在处于第二位置时，其外端可伸出活塞部410。可选的，第一阀芯440的外端和膨胀管100的内周侧中的至少一者设置有斜面，斜面的法向量倾斜于活塞部410的运动方向，在活塞部410做扩大膨胀腔101的运动时，第一阀芯440能够在斜面的导向作用下从第二位置移动至第一位置。将第一阀芯440设置为径向插入活塞部410，其外端能够与膨胀管100的内周侧抵接。第一阀芯440的外端和膨胀管100的内周侧中的至少一者设置有斜面，使得活塞部410运动时，斜面能够起到导向作用，在不阻碍活塞部410直线运动的前提下，将第一阀芯440挤向活塞部410内，令第一阀芯440的内端阻断第一气道411，从而避免膨胀腔101继续进气。

图6为本申请一种实施例中第一阀芯440的示意图；图7为本申请一种实施例中膨胀管100的示意图。如图6和图7所示，具体在本实施例中，第一阀芯440的外端设置有第一斜面441，膨胀管100的内周侧设置有第二斜面103，在活塞部410做扩大膨胀腔101的运动时，第一斜面441与第二斜面103能够贴合并相对滑移，以使第一阀芯440从第二位置移动至第一位置。在本实施例中，通过在第一阀芯440和膨胀管100上分别设置第一斜面441和第二斜面103，使得第一阀芯440在活塞部410扩大膨胀腔101的过程中，能够更顺畅地被推至第一位置，从而阻断第一气道411。

在本实施例中，活塞部410朝向膨胀腔101的一端还设置有避让孔416，避让孔416延伸至插孔417。图8为本申请一种实施例中进气管200的示意图。如图8所示，第一封堵部210在本实施例中为进气管200的端部的一部分，第一封堵部210朝向膨胀腔101的一面上凸设有配合部220，配合部220的端部设置有第三斜面221，第一阀芯440上设置有第四斜面442，在活塞部410运动至膨胀腔101体积最小时(定义为活塞部410的第二极限位置)，配合部220通过避让孔416伸入至插孔417并且第三斜面221与第四斜面442贴合，其中，在配合部220插入插孔417的过程中，第三斜面221能够相对于第四斜面442滑移并迫使第一阀芯440向第二位置运动。可以理解，当第一阀芯440运动到第一位置之后，需要在活塞部410运动到第二极限位置时恢复到第二位置，以保证导管420能向膨胀腔101供气，而配合部220上的第三斜面221能够使第一阀芯440向第二位置运动，起到复位的效果。

图9为本申请一种实施例中第二阀芯450在第一视角下的示意图；图10为本申请一种实施例中第二阀芯450在第二视角下的示意图。请参照图9和图10并结合前述附图，第二阀芯450的外周面贴合第二气道412的内壁，第二阀芯450的流道451为贯穿第二阀芯450的通孔。在本实施例中，第二阀芯450靠近第一排气口414的一端的端面上设置有至少一个排气槽452，排气槽452沿第二阀芯450的径向延伸，排气槽452的一端连通流道451，另一端延伸至第二阀芯450的外周面。可以理解，通过在第二阀芯450上设置径向延伸的排气槽452，使得即便第二阀芯450在第四位置处时端面抵接膨胀管100的内壁，也不会导致流道451的开口被遮挡而使得第一气道411中的气体流通不畅。第一排气口414进入的气流可以通过排气槽452进入到流道451，然后穿过流道451流向第二排气口415。

具体在本实施例中，弹性件460为弹簧，第二阀芯450靠近第一排气口414的一端的端面上设置有凸起453，弹簧套设于凸起453，弹簧用于向第二阀芯450提供推力。在膨胀腔101的气压足够大时，第二阀芯450能够在气压作用下克服弹簧的推力，到达第一位置；而膨胀腔101气压不足时，弹簧回复力能够将第二阀芯450推至第二位置，从而打开第二排气口415。

如图1、图2所示，出气管300轴向连接于膨胀管100远离第一封堵部210的一端，曲柄连杆机构500设置于出气管300的容纳腔301内，活塞组件400的传动杆430穿过第二封堵部110并与曲柄连杆机构500传动连接。在本实施例中，曲柄连杆机构500设置在容纳腔301中，便于固定。图11为本申请一种实施例中曲柄连杆机构500(省略连杆530)的示意图。请参照图1、图2和图11，曲柄连杆机构500包括连杆530、输出轴510以及连接于输出轴510的曲柄520，连杆530的一端转动连接于传动杆430，另一端转动连接于曲柄520，输出轴510上还设置有惯性轮540。在本实施例中，曲柄520是输出轴510的中部通过弯折形成的，曲柄520能够绕输出轴510的轴线转动。通过设置惯性轮540，使得曲柄连杆机构500的曲柄520能够在惯性作用下越过极限位置(相对于膨胀管100的近点或者远点)，从而顺畅地做圆周运动。曲柄连杆机构500的输出轴510通过轴孔303从容纳腔301的侧壁穿出，以便向外部传递动能。

如图1和图2所示，在本实施例中，容纳腔301内还设置有输气管320，输气管320的一端连接于第二封堵部110并与排气腔102连通，输气管320的另一端连接于第三封堵部310并与出气腔302连通。在本实施例中出气管300的出气腔302通过输气管320接收排气腔102的气体，避免这些气体影响曲柄连杆机构500运行。这些气体可以被出气管300继续向下游输送。

图12至图14为本申请实施例中活塞式膨胀机010在不同状态下的示意图。请结合图2以及图12至图14，本申请实施例提供的活塞式膨胀机010，在使用时按以下流程运行：

从图2所示的状态开始，在膨胀腔101最小时，活塞处于第二极限位置，曲柄连杆机构500的曲柄520相对于膨胀管100处于近点，第一阀芯440处于第二位置从而保持第一气道411畅通。此时开始扩张时，气体从导管420进入，经由第一气道411进入至膨胀腔101，膨胀腔101气压增加使得活塞部410移动、膨胀腔101扩大。在膨胀腔101扩大，排气腔102减小的过程中，排气腔102的气体通过输气管320送到出气腔302，排放至下游，因此排气腔102相对于膨胀腔101的压力较低。此时第二阀芯450由于膨胀腔101的压力作用克服弹性件460的力而保持在第三位置，封堵第二排气口415，令膨胀腔101的气体无法通过第二气道412流向排气腔102。当膨胀腔101扩张到一定程度，到达图12中的状态，第一阀芯440会因第一斜面441、第二斜面103的导向作用，从第二位置移动到第一位置，从而阻断第一气道411，导管420的气体无法继续进入膨胀腔101。接下来，膨胀腔101仍具有相当的气压，活塞部410会在气压、惯性(或曲柄连杆机构500的惯性)下继续扩大膨胀腔101，直到活塞部410运动到第一极限位置(见图13，此时膨胀腔101最大)。当活塞部410到达第一极限位置时，曲柄连杆机构500的曲柄520到达相对于膨胀管100的远点，膨胀腔101的气压降到足够低，弹性件460会克服气压，将第一阀芯440推动到第二位置，从而打开第二排气口415，第二气道412畅通。而之后曲柄连杆机构500的曲柄520、输出轴510在惯性轮540的带动下则会继续以相同的转动方向转动，而活塞部410从第一极限位置返回，膨胀腔101逐渐减小，如图14所示。在该过程中由于第二阀芯450在弹性件460的作用下始终处于第二位置，因此第二气道412始终连通膨胀腔101和排气腔102，膨胀腔101的气体排向排气腔102，直至活塞部410运动到第二极限位置。在活塞部410运动到第二极限位置的过程中，配合部220会伸入活塞部410的避让孔416，通过第三斜面221、第四斜面442的滑动配合，令第一阀芯440重新回到第二位置，从而令第一气道411重新恢复畅通。在活塞部410运动到第二极限位置后，接下来膨胀腔101再通过导管420、第一气道411吸入气体，如此往复运行。

本申请实施例还提供一种空调器(图中未示出)，包括上述实施例提供的活塞式膨胀阀。活塞式膨胀阀可接入用于输送冷媒的管线中，气态高压冷媒经过活塞式膨胀阀后，可以变为低压冷媒，并且曲柄连杆机构500可以对外做功，将气态冷媒膨胀做的功利用起来。

可选的，空调器包括外风机，曲柄连杆机构500的输出轴510与外风机的转轴传动连接。或者，空调器包括发电机，曲柄连杆机构500的输出轴510与发电机传动连接，发电机用于向空调器的用电部件供电，用电部件可以是压缩机、风机等。通过将活塞式膨胀机010中的气态冷媒膨胀做功转化为电能或者为外风机提供动力，这样能够提高了能效。

综上所述，本申请实施例提供的活塞式膨胀机010结构合理、紧凑，实现了高压气体向低压气体的转变，能够应用在空调器中，满足低负荷情况下运行。并且该活塞式膨胀机010的活塞部410往复运动的机械能可通过曲柄连杆机构500向外输出为转矩，使得气体膨胀做功能够被有效地利用起来。

虽然本申请披露如上，但本申请并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本申请的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本申请的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (14)

1.一种活塞式膨胀机，其特征在于，包括膨胀管(100)、活塞组件(400)以及曲柄连杆机构(500)；所述膨胀管(100)的一端设置有第一封堵部(210)，所述活塞组件(400)包括活塞部(410)、导管(420)、传动杆(430)、第一阀芯(440)和第二阀芯(450)，所述活塞部(410)设置于所述膨胀管(100)内并将所述膨胀管(100)的内腔分隔为膨胀腔(101)和排气腔(102)，所述排气腔(102)与所述膨胀管(100)的外部连通，所述膨胀腔(101)位于所述第一封堵部(210)与所述活塞部(410)之间，所述导管(420)、所述活塞部(410)以及所述传动杆(430)依次轴向连接，所述导管(420)贯穿所述第一封堵部(210)从而穿出所述膨胀腔(101)，所述传动杆(430)与所述曲柄连杆机构(500)传动连接；

所述活塞部(410)设置有第一气道(411)、第二气道(412)、进气口(413)、第一排气口(414)和第二排气口(415)，所述第一气道(411)的一端连通所述导管(420)，另一端通过进气口(413)连通所述膨胀腔(101)，所述第二气道(412)的两端分别通过所述第一排气口(414)、所述第二排气口(415)连通所述膨胀腔(101)和所述排气腔(102)，所述第一阀芯(440)可活动地插设于所述活塞部(410)，所述第一阀芯(440)具有阻断所述第一气道(411)的第一位置和打开所述第一气道(411)的第二位置，在所述活塞部(410)移动以扩大所述膨胀腔(101)的过程中，所述第一阀芯(440)能够被所述膨胀管(100)内壁挤压而从所述第二位置移动至所述第一位置；所述第二阀芯(450)设置于所述第二气道(412)内并可沿所述第二气道(412)移动，所述第二阀芯(450)上开设有流道(451)，所述第二气道(412)中的气流可通过所述流道(451)穿过所述第二阀芯(450)，所述第二阀芯(450)具有封堵所述第二排气口(415)的第三位置和打开所述第二排气口(415)的第四位置，所述第二阀芯(450)能够在所述膨胀腔(101)的气压作用下移动至所述第三位置，所述第二气道(412)内还设置有弹性件(460)，所述第二阀芯(450)在所述弹性件(460)作用下具有向所述第四位置移动的趋势。

2.根据权利要求1所述的活塞式膨胀机，其特征在于，所述活塞部(410)上开设有插孔(417)，所述插孔(417)从所述活塞部(410)的外周侧径向地延伸至所述第一气道(411)，所述第一阀芯(440)径活动地插设于所述插孔(417)中，所述第一阀芯(440)具有外端和内端，所述第一阀芯(440)在处于所述第一位置时，其内端可阻断所述第一气道(411)，所述第一阀芯(440)在处于所述第二位置时，其外端可伸出所述活塞部(410)；

所述第一阀芯(440)的外端和所述膨胀管(100)的内周侧中的至少一者设置有斜面，所述斜面的法向量倾斜于所述活塞部(410)的运动方向，在所述活塞部(410)做扩大所述膨胀腔(101)的运动时，所述第一阀芯(440)能够在所述斜面的导向作用下从所述第二位置移动至所述第一位置。

3.根据权利要求2所述的活塞式膨胀机，其特征在于，所述第一阀芯(440)的外端设置有第一斜面(441)，所述膨胀管(100)的内周侧设置有第二斜面(103)，在所述活塞部(410)做扩大所述膨胀腔(101)的运动时，所述第一斜面(441)与所述第二斜面(103)能够贴合并相对滑移，以使所述第一阀芯(440)从所述第二位置移动至所述第一位置。

4.根据权利要求2所述的活塞式膨胀机，其特征在于，所述活塞部(410)朝向所述膨胀腔(101)的一端还设置有避让孔(416)，所述避让孔(416)延伸至所述插孔(417)，所述第一封堵部(210)上凸设有配合部(220)，所述配合部(220)的端部设置有第三斜面(221)，所述第一阀芯(440)上设置有第四斜面(442)，在所述活塞部(410)运动至所述膨胀腔(101)体积最小时，所述配合部(220)通过所述避让孔(416)伸入至所述插孔(417)并且所述第三斜面(221)与所述第四斜面(442)贴合，其中，在所述配合部(220)插入所述插孔(417)的过程中，所述第三斜面(221)能够相对于所述第四斜面(442)滑移并迫使所述第一阀芯(440)向所述第二位置运动。

5.根据权利要求1所述的活塞式膨胀机，其特征在于，所述第二阀芯(450)的外周面贴合所述第二气道(412)的内壁，所述第二阀芯(450)的流道(451)为贯穿所述第二阀芯(450)的通孔。

6.根据权利要求5所述的活塞式膨胀机，其特征在于，所述第二阀芯(450)靠近所述第一排气口(414)的一端的端面上设置有至少一个排气槽(452)，所述排气槽(452)沿所述第二阀芯(450)的径向延伸，所述排气槽(452)的一端连通所述流道(451)，另一端延伸至所述第二阀芯(450)的外周面。

7.根据权利要求5所述的活塞式膨胀机，其特征在于，所述弹性件(460)为弹簧，所述第二阀芯(450)靠近所述第一排气口(414)的一端的端面上设置有凸起(453)，所述弹簧套设于所述凸起(453)，所述弹簧用于向所述第二阀芯(450)提供推力。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的活塞式膨胀机，其特征在于，所述活塞式膨胀机(010)包括进气管(200)，所述进气管(200)轴向地连接于所述膨胀管(100)，所述进气管(200)形成进气腔(201)，所述导管(420)远离所述活塞部(410)的一端插入至所述进气腔(201)。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的活塞式膨胀机，其特征在于，所述膨胀管(100)远离所述第一封堵部(210)的一端设置有第二封堵部(110)，所述第二封堵部(110)与所述活塞部(410)之间形成所述排气腔(102)，所述活塞式膨胀机(010)还包括出气管(300)，所述出气管(300)轴向连接于所述膨胀管(100)远离所述第一封堵部(210)的一端，所述出气管(300)内形成容纳腔(301)，所述曲柄连杆机构(500)设置于所述容纳腔(301)内，所述曲柄连杆机构(500)的输出轴(510)从所述容纳腔(301)的侧壁穿出，所述活塞组件(400)的所述传动杆(430)穿过所述第二封堵部(110)并与所述曲柄连杆机构(500)传动连接。

10.根据权利要求9所述的活塞式膨胀机，其特征在于，所述出气管(300)内还设置有出气腔(302)，所述出气腔(302)与所述容纳腔(301)通过第三封堵部(310)分隔开，所述容纳腔(301)内还设置有输气管(320)，所述输气管(320)的一端连接于所述第二封堵部(110)并与所述排气腔(102)连通，所述输气管(320)的另一端连接于所述第三封堵部(310)并与所述出气腔(302)连通。

11.根据权利要求1-7中任一项所述的活塞式膨胀机，其特征在于，所述曲柄连杆机构(500)包括连杆(530)、输出轴(510)以及连接于所述输出轴(510)的曲柄(520)，所述连杆(530)的一端转动连接于所述传动杆(430)，另一端转动连接于所述曲柄(520)，所述输出轴(510)上还设置有惯性轮(540)。

12.一种空调器，其特征在于，包括权利要求1-11中任一项所述的活塞式膨胀机(010)。

13.根据权利要求12所述的空调器，其特征在于，所述空调器包括外风机，所述曲柄连杆机构(500)的输出轴(510)与所述外风机的转轴传动连接。

14.根据权利要求12所述的空调器，其特征在于，所述空调器包括发电机，所述曲柄连杆机构(500)的输出轴(510)与所述发电机传动连接，所述发电机用于向所述空调器的用电部件供电。

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